北理工等《Adv. Mater. Interfaces》：石墨烯气凝胶用于吸声材料及音频识别

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成果简介

目前用于解决噪声污染的多孔吸声材料主要有聚氨酯复合材料和多孔纤维，它们致力于在较宽的频率范围内实现良好的降噪效果。然而，传统的多孔吸声材料因其多功能和高能效的要求而面临着无法弥补的缺陷。究其原因，无非是传统吸声材料内部微观结构难以通过宏观操作精确控制，导致传质能力差，能量转换效率低。

本文，北京理工大学李增领（第一作者）/  陈南副教授团队与清华大学曲良体教授（共同通讯作者）在《Adv. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Custom-Built Graphene Acoustic-Absorbing Aerogel for Audio Signal Recognition”的论文，研究通过受控机械发泡和常压干燥技术的定制设计，制备了一种吸声系数接近 100% 的定制石墨烯气凝胶（CGA）作为吸声材料，可以根据个人需要在指定频率（2000-6000Hz范围内）有效吸收噪声。通过简单的堆叠，CGA 从单频吸收扩展到多频高效吸收。更重要的是单个气凝胶对不同频率的声音具有不同强度的电信号响应，这使得气凝胶可以构建成声学检测器，将噪声信号转换为电信号，实现声音指纹检测的目的。

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图文导读

图1、CGA 的制备流程示意图

图2、CGA 的表征

图3、CGA 的吸声特性

图4、CGA 的单频吸声机制

图5、叠加 cGA 的 AAC

图6、CGA的声电效应实现了对音频信号的识别

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小结

总之，完全不同的吸声材料制造策略不仅使CGA在物理和化学性能上具有稳定的力学性能、良好的疏水性和高阻燃性，同时也使其在较宽的频率范围内准确有效地吸收指定的声音频率。本文构造了几个具有声电响应的CGA作为音频信号识别设备。每个定制CGA仅为一个指定频率生成最大电信号响应，这为声音检测提供了新思路，并能够准确识别指定的声音频率。因此，CGA有可能发展成为具有选择性噪声控制功能的创新产品，也有望成为生物识别技术中声音行为特征识别和获取的开拓性研究方向。

文献：https://doi.org/10.1002/admi.202100227